文章背景簡介

Ras是一種原癌基因,可引起大部分癌癥的發生。胰腺導管腺癌(PDAC)就是一種由致癌基因Ras突變引起的癌癥,對54個人類KMT(賴氨酸甲基轉移酶)基因在PDAC中表達水平的分析顯示:SMYD3與PDAC的相關性最為顯著,在一些Ras活性升高的癌癥中,SMYD3表達量增加,并且SMYD3蛋白的表達量隨著PDAC腫瘤的發展而增加。

PDAC產生于Ras信號激活后腺泡細胞分化為導管樣細胞的過程中。在此過程中,SMYD3可誘導胰腺特異性激活K-Ras的腫瘤。SMYD3是腺泡細胞形成導管所必需的。Ras通路的激活經常發生在肺腺癌中,肺腺癌也是一種高SMYD3表達的癌癥。在成年Kras+/LSL-G12D小鼠氣管內注射一種表達Cre重組酶(Ad-Cre)的腺病毒,導致在12周內出現非典型腺瘤性增生(AAH)和肺腺瘤,相比之下,在Ad-Cre感染后16周、20周或更長時間,缺乏SMYD3的小鼠比對照組小鼠產生明顯更小和更少的晚期腫瘤,表明SMYD3的缺失阻礙了從腺瘤到腺癌的關鍵轉變。通過后續實驗,證明SMYD3的靶點為MAP激酶途徑的MAP3K2。細胞質激酶MAP3K2會在多種應激和有絲分裂刺激下被激活,并將信號傳遞給下游的MAP激酶成員(如ERK1/2和ERK5)。當EGF用于激活人肺癌和胰腺癌細胞中的ERK1/2時也需要SMYD3的參與。

小劑量使用MEK1/2抑制劑曲美替尼會抑制Kras突變小鼠的pERK1/2水平和腫瘤病變的形成,足以阻斷SMYD3基因敲除后的腫瘤發生和ERK1/2磷酸化激活,表明SMYD3在腫瘤發生中可能與MEK1/2信號通路存在協同作用。

Pawel K． Mazur 等人,于2014年6月在《Nature》(IF=15．21,綜合性期刊 1區)發表,題為“SMYD3 links lysine methylation of MAP3K2 to Ras-driven cancer ”。本篇文章主要以Ras信號激活的癌癥為主要實驗對象,研究了SMYD3及MAP信號中主要成員MEK1/2和ERK1/2之間的關系。SMYD3可以使MAP3K2甲基化,MAP3K2的SMYD3甲基化與ERK1/2的磷酸化并無直接關系,以及PP2A的積累負反饋調節癌癥進程。

所用到的主要方法

(1)建立胰腺癌小鼠模型

(2)胰腺上皮組織塊的免疫熒光

(3)免疫組化

(4)免疫印跡分析

(5)癌細胞異種移植

文章主要內容摘要

賴氨酸甲基化信號的解除已成為調控癌癥發病機制中的一個常見病因,一些組蛋白賴氨酸甲基轉移酶(KMTs)的抑制劑正被開發為化療制劑。大量細胞質甲基轉移酶,如SMYD3(SET和MYND結構域蛋白3),在許多人類腫瘤中過度表達。然而,SMYD3調節腫瘤途徑的分子機制及其與體內腫瘤發生的關系還不清楚。

本文發現SMYD3可以使MAP3K2甲基化而后增加了MAP激酶信號傳導,促進Ras驅動的癌變形成。利用小鼠胰腺導管腺癌(PDAC)和肺腺癌(LAC)模型,分析表明降低SMYD3的催化活性可以抑制Ras信號途經并降低腫瘤的發生。

本研究利用蛋白質陣列技術鑒定出MAP3K2激酶是SMYD3作用的唯一靶點。在癌細胞系中,SMYD3介導的MAP3K2賴氨酸260處甲基化增強了Ras/Raf/MEK/ERK信號傳導。MAP激酶途徑的關鍵負調控因子PP2A磷酸酶復合物可與MAP3K2結合,這種蛋白間的相互作用會被甲基化所阻斷。本文結果闡釋了賴氨酸甲基化在癌細胞細胞質激酶信號級聯中的新作用,并確定了SMYD3在調節致癌Ras信號中會起到關鍵作用。